Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 38

Cesgranrio Petrobras 2017 Química · Constante de equilíbrio e deslocamento também em Química · Equilíbrio iônico, pH e hidrólise salina

Questão 38

Um determinado sistema fechado contém metade do seu volume preenchido com água e, no volume acima, uma mistura de gás \(\mathrm{CO_{2}}\) e gás inerte. No sistema, os equilíbrios apresentados a seguir estão envolvidos, sendo possível, por meio de válvulas, adicionar ou retirar gás, ou ainda adicionar pequenos volumes de solução. \[ \begin{array}{c} \mathrm{CO_{2(g)}} \rightleftharpoons \mathrm{CO_{2(aq)}}\\[6pt] \mathrm{CO_{2(aq)}} + \mathrm{H_{2}O_{(\ell)}} \rightleftharpoons \mathrm{H_{2}CO_{3(aq)}}\\[6pt] \mathrm{H_{2}CO_{3(aq)}} \rightleftharpoons \mathrm{HCO_{3}^{-}}{}_{\mathrm{(aq)}} + \mathrm{H^{+}}{}_{\mathrm{(aq)}} \end{array} \] A composição da solução e o efeito de eventuais perturbações deste sistema são tais que a(o)

Ver o gabarito oficial

Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de resolver.

Assunto

Le Chatelier em três equilíbrios encadeados: CO₂ gás, CO₂ dissolvido, H₂CO₃ e HCO₃⁻ com H⁺.

Objetivo

Julgar cinco perturbações do sistema CO₂ e água. O que está em jogo é seguir cada perturbação pela cadeia até o pH.

Conceitos para revisar

A cadeia

Mais CO₂ no gás empurra tudo para a direita: mais H₂CO₃, mais HCO₃⁻ e mais H⁺, pH menor. Menos CO₂, o contrário.

\[\ce{CO2(g) <=> CO2(aq) <=> H2CO3 <=> HCO3- + H+}\]

tudo acoplado

Temperatura

Gás dissolve menos em água quente: aquecer tira CO₂ da solução, a cadeia recua, sobra menos H⁺ e o pH sobe.

\[T \uparrow \Rightarrow \ce{CO2(aq)} \downarrow \Rightarrow [\ce{H+}] \downarrow\]

dissolução de gás é exotérmica

Preparar o terreno antes de resolver.

Dados

Grandeza	Valor
Sistema	fechado, metade água, metade gás com CO₂ e inerte
Perturbações	mais CO₂, ácido, NaOH, menos pressão, aquecimento
Pergunta	a afirmação correta

Conversões

Nenhuma: a questão é qualitativa.

Estratégia

Siga cada perturbação pela cadeia.
Veja o efeito no HCO₃⁻, no CO₂ gasoso ou no pH.

Agora sim, resolver.

Passos lógicos

A resolução tem 4 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

(A) e (B)

Mais CO₂ no gás aumenta HCO₃⁻, não diminui. Ácido consome HCO₃⁻ e a cadeia recua, liberando CO₂ para o gás, não o contrário.

\[\text{(A), (B): erradas}\]

NaOH consome H⁺ e puxa a cadeia para a direita: mais HCO₃⁻. Menos pressão tira CO₂ da água e o pH muda.

\[\text{(C), (D): erradas}\]

(E)

Aquecer expulsa CO₂ da solução: menos H⁺, pH maior.

\[\text{(E): correta}\]

Responder

(E).

\[(E)\]

Resposta

\[\text{aquecer sobe o pH}\]

Alternativa E

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

\[\text{mais } \ce{CO2} \text{ dissolvido} \Rightarrow \text{pH menor}\]

Refrigerante quente perde gás e fica menos ácido. Essa imagem resolve a (E) e derruba a (D).

1Refrigerante quente perde gás

Menos CO₂ na água, pH sobe. (E). Atalho mental.

Avaliar a coerência

1Mais CO₂ e mais base empurram para a direita

HCO₃⁻ aumenta nos dois casos. Elimina (A) e (C). Atalho mental.

2Ácido e menos pressão tiram CO₂ da água

Mais CO₂ no gás, e o pH muda. Elimina (B) e (D), confirma (E).

Cuidado com a pegadinha

Aquecer favorece a ionização

Quem pensa que calor acelera tudo e aumenta H⁺, descartando (E).

O passo que manda é a solubilidade do gás, que cai com a temperatura. A banca escolheu o efeito menos intuitivo como resposta.

AntídotoComece pela primeira etapa da cadeia: gás dissolvido cai com o calor.